溶解度的基本概念

夏天冲一杯柠檬糖水，刚开始加糖，一勺一勺地搅，糖全都溶解了；再加，还能溶；继续加，到了某个时刻，杯底开始出现白色的糖粒，无论怎么搅拌都不再消失。这时候的溶液，已经“装不下”更多的糖了。

这个“装满”的临界点，在化学中有一个专门的名字——饱和。而衡量不同物质“能装多少”的指标，就是本节要重点讨论的溶解度。

溶液能装多少溶质

向100 g水中逐渐加入食盐，每次加入后充分搅拌。加入5 g时全部溶解，溶液透明；再加5 g仍然全部溶解；继续加到某个量之后，无论再怎么搅拌，杯底始终有食盐颗粒不能溶解。

这说明，在特定温度下，水对某种物质的溶解能力是有上限的。超过这个上限，多余的溶质就会以固体形式留在底部，不再溶解。

例题 1

向装有50 g水的烧杯中，分批加入硝酸钾（KNO₃）固体，每次加入5 g并充分搅拌，记录现象如下：

根据表格，估计在该温度下，50 g水最多能溶解KNO₃约多少克？

解析：

加入16 g时仍能全部溶解，加入17 g时出现不溶固体，说明50 g水的溶解上限在16 g到17 g之间。这时的溶液处于“刚好装满”的状态。

答：在该温度下，50 g水最多能溶解约16 g到17 g之间的KNO₃。

饱和溶液与不饱和溶液

根据溶液中是否还能继续溶解溶质，化学上将溶液分为两种状态：

饱和溶液：在一定温度下、一定量溶剂中，不能再继续溶解某种溶质的溶液，称为该溶质的饱和溶液。此时溶液中溶质的含量已达到该温度下的最大值。
不饱和溶液：在一定温度下、一定量溶剂中，还能继续溶解某种溶质的溶液，称为不饱和溶液。

“饱和”与“不饱和”的判断，必须同时注明两个前提：一定温度和一定量溶剂。如果温度升高，或溶剂增多，原本的饱和溶液可能就变成了不饱和溶液。离开这两个前提，单独说“饱和”没有意义。

状态	溶液描述	加入更多溶质后现象
不饱和溶液	溶质未达到最大溶解量	继续溶解，固体减少直至消失
饱和溶液	溶质已达到最大溶解量	固体不再减少，杯底有剩余

不饱和溶液 → 饱和溶液 的方法：继续加入该溶质（增加溶质）；蒸发部分溶剂（减少溶剂）；或者降低温度（对多数固体溶质适用）。
饱和溶液 → 不饱和溶液 的方法：加入更多溶剂（稀释）；或者升高温度（对多数固体溶质适用）。

例题 2

在20°C时，向一杯食盐水（已含有未溶食盐）中加入适量水，充分搅拌后，未溶固体全部消失，溶液变澄清。判断加水前后溶液各处于什么状态？

解析：

加水前：杯底有未溶食盐，说明水中食盐已达到最大溶解量——这是饱和溶液。

加水后：增加了溶剂的量，原来“刚好装满”的溶液现在有了“多余空间”，未溶固体全部溶解——这是不饱和溶液。

答：加水前是饱和溶液，加水后是不饱和溶液。

溶解度的定义

知道了饱和溶液的概念，就可以定义溶解度了：

溶解度：在一定温度下，某物质在100 g溶剂（通常指水）中达到饱和状态时所溶解的最多溶质质量，叫做该物质在该温度下的溶解度。溶解度的单位是 g。

这个定义包含四个关键条件，缺一不可：

\text{溶解度} = \text{在100 g溶剂中，饱和状态下溶解的溶质质量（g）}

“氯化钠在20°C时的溶解度为36 g”的含义是：在20°C下，100 g水中最多溶解36 g氯化钠，此时溶液达到饱和状态。注意：这里100 g指的是溶剂（水）的质量，而不是溶液的质量。

下表列出几种常见物质在20°C时的溶解度：

通常按溶解度大小将物质的溶解性分类：

例题 3

已知氯化钠在20°C时的溶解度为36 g。回答以下问题：

（1）在20°C下，向200 g水中加入氯化钠，最多能溶解多少克？（2）此时形成的溶液的总质量是多少克？

解析：

（1）溶解度以100 g水为基准，200 g水的溶解量按比例计算：

m_{\text{溶质}} = 36\text{ g} \times \frac{200\text{ g}}{100\text{ g}} = 72\text{ g}

（2）溶液总质量 = 溶质 + 溶剂：

m_{\text{溶液}} = 72\text{ g} + 200\text{ g} = 272\text{ g}

答： 200 g水中最多溶解72 g氯化钠，溶液总质量为272 g。

温度对溶解度的影响

溶解度会随温度的变化而改变。这也是为什么夏天泡茶时糖加多少都能溶，冬天却更容易析出白色晶体。

以下是几种常见物质在不同温度下的溶解度数据：

温度	NaCl（氯化钠）g	KNO₃（硝酸钾）g	Ca(OH)₂（氢氧化钙）g
0°C	35.7	13.3	0.189
20°C	36.0	31.6	0.165
40°C	36.6	63.9	0.141
60°C	37.3	109	0.116
80°C	38.4	169	0.094

从表格中可以看出三种不同的变化趋势：

随温度升高，溶解度明显增大：如硝酸钾（KNO₃），从0°C的13.3 g增加到80°C的169 g，增幅十分显著。大多数固态溶质属于这种类型。

随温度升高，溶解度变化不大：如氯化钠（NaCl），从0°C到80°C溶解度只从35.7 g增加到38.4 g，受温度影响很小。

随温度升高，溶解度反而减小：如氢氧化钙（Ca(OH)₂），温度越高，溶解的量越少。这类物质比较少见，但在考题中常出现。

对于气体溶质（如碳酸饮料中的CO₂），温度升高会导致溶解度减小，压强增大会导致溶解度增大。这正是打开雪碧时要放气，以及冷藏饮料开盖后气泡比常温时少的原因。

例题 4

根据上表，分析下列说法是否正确：

① 温度越高，所有物质的溶解度都会增大； ② 在任何温度下，KNO₃的溶解度都大于NaCl； ③ 升温可以将KNO₃的饱和溶液变为不饱和溶液； ④ 升温可以将Ca(OH)₂的不饱和溶液变为饱和溶液。

解析：

① 错误：Ca(OH)₂的溶解度随温度升高而减小，不符合“所有物质”的说法。

② 错误：在0°C时，KNO₃的溶解度为13.3 g，而NaCl为35.7 g，此时NaCl溶解度更大。在更高温度下才是KNO₃更大。

③ 正确：KNO₃溶解度随温度升高而增大，升温后100 g水能溶解更多KNO₃，原本饱和的溶液变为不饱和。

④ 正确：Ca(OH)₂溶解度随温度升高而减小，升温后溶液中Ca(OH)₂的溶解上限降低，如果原本接近饱和，升温可能导致其析出，达到饱和状态。

答： ①②错误，③④正确。

溶解度曲线的读取

将不同温度下某物质的溶解度数据，以温度为横轴、溶解度为纵轴描点连线，得到的图像就是溶解度曲线。

虽然这里无法直接绘图，但用表格可以理解曲线的关键信息：

如何利用溶解度曲线判断析出量：

设某物质在 $t_1$ °C时溶解度为 $S_1$ g，在 $t_2$ °C时溶解度为 $S_2$ g（，）。

在 $t_1$ °C下，100 g水中溶有 $S_1$ g溶质（恰好饱和），将温度降至 $t_2$ °C，此时100 g水最多溶解 $S_2$ g，因此析出固体的质量为：

m_{\text{析出}} = S_1 - S_2

若溶剂不是100 g而是 $m$ g水，则析出量按比例换算：

m_{\text{析出}} = (S_1 - S_2) \times \frac{m}{100}

例题 5

在80°C时，将169 g KNO₃溶于100 g水中，配制成饱和溶液（80°C时KNO₃溶解度为169 g）。将溶液冷却至20°C（20°C时KNO₃溶解度为31.6 g），会析出多少克KNO₃固体？

解析：

在80°C时，100 g水中溶有169 g KNO₃，溶液恰好饱和。

冷却至20°C后，100 g水中最多只能溶31.6 g KNO₃。

超出的部分会以固体形式析出：

m_{\text{析出}} = 169\text{ g} - 31.6\text{ g} = 137.4\text{ g}

答：冷却至20°C后，会析出KNO₃固体137.4 g。

结晶的两种方法

从溶液中获得晶体（固体溶质）的过程叫做结晶。根据溶质溶解度随温度变化的特点，结晶方法分为两种：

蒸发结晶：将溶液加热，蒸发去除溶剂，使溶液浓缩达到饱和而析出晶体。适用于溶解度受温度影响不大的物质。

典型例子：食盐（NaCl）。海水经阳光照射，水分蒸发，盐析出。这正是沿海地区晒盐场的工作原理。

冷却热饱和溶液（降温结晶）：将热的饱和溶液降温，溶解度减小，超出部分析出晶体。适用于溶解度随温度升高而明显增大的物质。

典型例子：硝酸钾（KNO₃）、明矾、蔗糖。冬天气温低，糖厂中热糖浆冷却析出白糖晶体，用的就是这个方法。

结晶方法	原理	适用物质	生活例子
蒸发结晶	减少溶剂，溶液变饱和	溶解度随温度变化不大（如NaCl）	海水晒盐
冷却热饱和溶液	降低温度，溶解度减小	溶解度随温度升高明显增大（如KNO₃）	制造白糖晶体、明矾结晶

工业上提纯食盐时选用蒸发结晶；提纯硝酸钾时选用冷却结晶。选择方法的依据是：溶解度曲线是陡是平——曲线越陡（溶解度随温度变化越大），越适合冷却结晶；曲线越平缓，越适合蒸发结晶。

例题 6

从含有少量NaCl杂质的KNO₃饱和溶液中提纯KNO₃，应选用哪种结晶方法？请说明理由。

练习题

选择题

第1题【知识点：溶解度的定义】

下列关于溶解度的说法，正确的是（）

A. 20°C时，氯化钠的溶解度为36 g，意思是20°C时36 g水中最多溶解36 g氯化钠 B. 溶解度是指某物质在任意量溶剂中能溶解的最多质量 C. 20°C时，氯化钠的溶解度为36 g，意思是20°C时100 g水中最多溶解36 g氯化钠，此时溶液恰好饱和 D. 物质的溶解度越大，说明该物质越容易溶解，与温度无关

答案：C

A 错误：溶解度以100 g溶剂为基准，不是36 g水。B 错误：溶解度有严格的条件限制（一定温度、100 g溶剂、饱和状态），不是“任意量”。C 正确：完整描述了溶解度的含义，包含温度（20°C）、溶剂量（100 g水）、饱和状态三个条件。D 错误：溶解度随温度变化，不能脱离温度比较。

第2题【知识点：饱和溶液与不饱和溶液的转化】

在20°C时，向一杯恰好饱和的KNO₃溶液中加入少量KNO₃固体，固体没有溶解。下列操作中，能使固体溶解消失的是（）

A. 向溶液中再加入少量KNO₃固体 B. 向溶液中加入适量水 C. 将溶液降低温度至10°C D. 将溶液静置不动

答案：B

饱和溶液中无法再溶解更多溶质，要让固体溶解，需要将溶液变为不饱和溶液。A 会加入更多固体，更不可能溶解。B 加入水相当于增大溶剂量，原来“刚好满”的溶液有了“空间”，固体可以溶解。C 降温会使KNO₃溶解度减小，原来饱和的溶液可能会析出更多固体，情况更糟。D 静置无法改变溶解度，固体不会消失。

第3题【知识点：温度与溶解度的关系】

下列说法中，正确的是（）

A. 加热可以使所有物质在水中的溶解度增大 B. 降温结晶适合提纯溶解度随温度升高变化不大的物质（如NaCl） C. KNO₃的溶解度随温度升高而显著增大，因此升温可使KNO₃饱和溶液变为不饱和溶液 D. 气体的溶解度随温度升高而增大，因此夏天碳酸饮料能溶解更多CO₂

答案：C

A 错误：Ca(OH)₂等少数物质的溶解度随温度升高而减小，并非所有物质都增大。B 错误：降温结晶适合溶解度随温度升高显著增大的物质（如KNO₃），溶解度随温度变化不大的NaCl应用蒸发结晶，选项恰好说反了。C 正确：KNO₃溶解度随温度升高显著增大，在较高温度下100 g水能溶解更多KNO₃，原来的饱和溶液在升温后“有了剩余空间”，变为不饱和溶液。D 错误：气体溶解度随温度升高而减小（温度越高，气体越容易逸出），这正是夏天碳酸饮料打开后更容易跑气的原因。

第4题【知识点：结晶方法的选择】

工业上要从海水中获得食盐（NaCl），以及从溶液中提纯硝酸钾（KNO₃），应分别采用什么结晶方法（）

A. 食盐用蒸发结晶；KNO₃用降温结晶 B. 食盐用降温结晶；KNO₃用蒸发结晶 C. 食盐和KNO₃都用蒸发结晶 D. 食盐和KNO₃都用降温结晶

答案：A

食盐（NaCl）溶解度随温度变化很小，降温析出量极少，应用蒸发结晶；硝酸钾（KNO₃）溶解度随温度升高显著增大，降温后大量析出，应用降温结晶（冷却热饱和溶液）。因此选A。

计算题

第5题【知识点：溶解度的计算】

已知KNO₃在60°C时的溶解度为109 g。在60°C下，向250 g水中加入足量KNO₃固体，充分溶解后过滤去除未溶固体。

（1）250 g水中最多能溶解多少克KNO₃？（2）所得饱和溶液的总质量是多少克？

解题过程：

（1）溶解度以100 g水为基准，250 g水中最多溶解的KNO₃质量：

m_{\text{溶质}} = 109\text{ g} \times \frac{250\text{ g}}{100\text{ g}} = 272.5\text{ g}

第6题【知识点：冷却结晶析出量的计算】

在60°C时，向100 g水中溶入109 g KNO₃，配制成恰好饱和的溶液（60°C时KNO₃溶解度为109 g）。将该溶液冷却降温至20°C（20°C时KNO₃溶解度为31.6 g）。

（1）冷却至20°C后，析出KNO₃固体多少克？（2）析出固体后，剩余溶液（20°C的饱和溶液）的总质量是多少克？

解题过程：

（1）在60°C时，100 g水中溶有109 g KNO₃（恰好饱和）。冷却至20°C后，100 g水最多只能溶31.6 g KNO₃，超出的部分析出：

m_{\text{析出}} = 109\text{ g} - 31.6\text{ g} = 77.4\text{ g}

（2）析出77.4 g固体后，剩余溶质（留在溶液中的KNO₃）为 $109\text{ g} - 77.4\text{ g} = 31.6\text{ g}$ ，溶剂（水未变）仍为，剩余溶液总质量为：

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